그림자 두 개가 겹쳤는데, 왜 파랗게 보일까요?

“그림자 두 개가 겹쳤으니 검정이겠죠?” 빨강·초록·파랑 조명을 흰 화면에 비추는 실험에서는 답이 다를 수 있어요. 그림자는 색을 덧칠하는 물감이 아니라, 화면에 오는 빛의 일부가 가려진 자리예요.

주변 조명을 무시하는 모형에서 세 빛을 섞어 흰색이 되도록 맞춰요. 불투명 막대를 놓고 아래 세 지점을 비교해 봐요. C에서는 빨강과 초록의 빛길이 함께 막히지만 파란빛은 도착한다고 정해요.

C가 파란 까닭은 파란빛을 가렸기 때문이 아니에요. 오히려 파란빛이 남았기 때문이에요. 두 그림자가 겹쳤다는 말만으로 모든 빛이 막혔다고 결론 내릴 수 없어요.

이제 막대와 조명의 위치를 그대로 두고 파란 조명만 끄면 어떨까요? C에 오던 마지막 빛이 없어져 이 모형에서는 검정이 돼요. 실제 방에 다른 빛이 남으면 완전한 검정보다는 아주 어둡게 보일 수 있어요.

색 이름 대신 도착하는 세 빛을 숫자로 기록해 볼게요. 빨강·초록·파랑 순서로 도착하면 1, 완전히 막히거나 꺼져 있으면 0을 쓰면 A는 $(0,1,1)$, B는 $(1,0,1)$, C는 $(0,0,1)$입니다. C에서 도착한 빛의 수는

이므로 ‘그림자가 둘’이라는 말과 ‘남은 빛이 없음’은 달라요. 파란 조명을 끄면 C가 $(0,0,0)$이 되어 합도 0입니다. 이는 각 빛의 유무를 세는 0·1 모형이며 실제 밝기나 화면의 RGB 수치를 계산한 결과는 아니에요.

교사는 색 이름부터 맞히게 하기보다 ‘가린 빛’과 ‘도착한 빛’ 두 칸을 채우게 해요. 조명 하나를 끄기 전후의 C를 예상하게 하면 “그림자니까 빛이 없다”는 답에서 빠진 조건을 찾을 수 있어요.

착안: Exploratorium, Colored Shadows. 원전의 빛 차폐 사례를 세 지점과 조명 하나 끄기 질문으로 정리했어요. 원전 그림·영상은 옮기지 않았어요.